1 引言
三相異步電動機應用領域非常廣泛。而三相異步電動機的起動，會對電網(wǎng)造成較強干擾，尤其在工業(yè)領域中的重載起動，有時可能對設備構成嚴重威脅。因而三相異步電動機的軟起動越來越受到相關技術人員的重視。
對于大功率異步電動機而言，軟起動比硬起動（即直接起動）具有如下優(yōu)勢：
1）減少起動過程引起的電網(wǎng)電壓降使之不影響共網(wǎng)其它電氣設備的正常運行；
2）減小電動機的沖擊電流沖擊電流會造成電動機局部過熱，危害電動機壽命；
3）減小硬起動帶來的機械沖力沖力將加速傳動機械（軸、嚙合齒輪等）的磨損；
4）減少電磁干擾沖擊電流會以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運行。
總之，軟起動使電動機可以起停自如，提高作業(yè)率，因而有其重要作用。
2 軟起動的分類
軟起動可分為有級和無級兩類，前者的調節(jié)是分檔的；后者的調節(jié)是連續(xù)的。早先的軟起動均是有級的，如Y/△變換軟起動、自耦變壓器軟起動、電抗器軟起動等。無級調節(jié)主要有三種：以電解液液阻限流的軟起動、以晶閘管為限流器件的晶閘管軟起動、以磁飽和電抗器為限流元件的磁控軟起動。
變頻器也是一種軟起動裝置，而且是比較理想的一種，它可以在限流的同時保持高的起動轉矩。價格貴是制約其推廣應用的主要因素。人們購置變頻器一般都是著眼于調速，所以，常常不把它歸類于軟起動裝置。筆者認為應對變頻器的軟起動功能給予特別的重視。
2.1 液阻軟起動
液阻是一種由電解液形成的電阻，它導電的本質是離子導電。其阻值正比于二塊電極板的距離，反比于電解液的電導率，極板距離和電導率都便于控制，且液阻的熱容量大。液阻的這兩大特點（阻值可以無級控制和熱容量大），恰恰是軟起動所需要的，加上另一個十分重要的優(yōu)勢即低成本，使液阻軟起動得到了廣泛的應用。
但液阻軟起動也有如下缺點：
1）基于液阻限流，液阻箱容積大，且一次軟起動后電解液通常會有10℃～30℃的溫升，使軟起動的重復性差；
2）移動極板需要有一套伺服機構，移動速度較慢，難以實現(xiàn)起動方式的多樣化；
3）液阻軟起動裝置液箱中的水，需要定期補充。電極板長期浸泡于電解液中，表面會有一定的銹蝕，需要作表面處理（一般2～3次/年）；
4）液阻軟起動裝置不適合放置在易結冰或顛簸的環(huán)境中。
液阻軟起動裝置可以串在繞線式電動機轉子回路中以實現(xiàn)重載軟起動，在軟起動過程中不產生高次諧波，且售價低廉，這是它的突出優(yōu)點。有人預言它即將被淘汰，但是現(xiàn)在還為時過早。
2.2 晶閘管軟起動
晶閘管軟起動產品問世不過30年左右的時間。目前在低壓（380V）范圍內，晶閘管軟起動產品的價格大約已經下降到液阻軟起動的2倍。而其主要性能卻大大優(yōu)于液阻軟起動。與液阻軟起動相比，它的體積小，結構緊湊，幾乎免維護，功能齊全，起動重復性好，保護周全，這些都是液阻軟起動無法達到的。
但是，晶閘管軟起動也有如下缺點：
1）高壓產品的價格太高，是液阻的5～10倍；
2）晶閘管引起的高次諧波較嚴重。
在這幾個缺點中，價格高是一個重要因素。對于資金緊張者，無力選用它；對于資金充裕者，何不直接選用高壓變頻裝置？這就是高壓晶閘管軟起動比較受冷落的原因。
2.3 磁控軟起動
磁控軟起動是從電抗器軟起動衍生出來的。將三相電抗器串在電源和電動機定子之間實現(xiàn)降壓是兩者的共同點。磁控軟起動不同于電抗器軟起動的主要點是其電抗值可控�？傮w說來，起動開始時電抗器的電抗值較大，在軟起動過程中，通過反饋調節(jié)使電抗值逐漸減小，及至軟起動完成后被旁路。
電抗值的變化是通過控制直流勵磁電流，改變鐵心的飽和度實現(xiàn)的，所以叫做磁控軟起動。因為磁飽和電抗器的輸出功率比控制功率大幾十倍，它也可以稱為“磁放大器”。
顯然，電抗值的調節(jié)是靜止的，無接觸的，非機械式的。這就為微電子技術的介入打開了大門。所以，在工作原理上磁控軟起動與晶閘管軟起動是完全相同的。說磁控軟起動能夠實現(xiàn)軟停止，能夠具有晶閘管軟起動所具有的幾乎全部功能，其原因蓋出于此。
磁飽和電抗器具有0.1s量級的慣性，這使得磁控軟起動的快速性比晶閘管軟起動慢一個數(shù)量級。而對于電動機系統(tǒng)的大慣性來說，磁控軟起動的慣性是不足為慮的。
有人說磁控軟起動不產生高次諧波,這是不對的。只要飽和就引起非線性，就會產生高次諧波。只是磁飽和電抗器產生的高次諧波比工作于斬波狀態(tài)的晶閘管要小一些。磁控軟起動裝置需要有相對功率較大的輔助電源，噪聲較大則是其不足之處。
2.4 變頻器
隨著電力電子技術的飛速發(fā)展，變頻調速裝置應運而生。三相異步電動機的起停技術發(fā)生了劃時代的變化。對于變頻器，輸出頻率范圍可以從0.1Hz～500Hz。調速精度一般不低于1％，有的可高達0.02％，瞬時過力矩可為200％(2s內)或170％(60s內)。智能化設計，可以與上位控制計算機接口，具有斷相與相序檢測，缺相保護，連續(xù)計算I2t值并考慮速度影響進行過熱保護。同時變頻器也可以設定為軟起動工作方式，其最主要的特點是節(jié)能。當然對一些不需要調速的場合，軟起停裝置的應用依然非常普遍，在大功率電機的起停控制中占有不可動搖的地位。
目前，制約變頻器作為軟起動裝置大范圍地應用于三相異步電機的原因，僅僅是一次性投資較高，低壓變頻器價格700～1200元/kW，而高壓變頻器價格進口為2000～2500元/kW，國產為1200～1500元/kW。相信隨著電力電子技術的不斷發(fā)展，新的功率器件的不斷涌現(xiàn)，變頻器的價格將會進一步下調。
2.5 性能比較
三相異步電動機的軟起動方式很多。隨著技術進步的加速，各種新的軟起動控制方式也脫穎而出。比較各種軟起動方式的優(yōu)缺點，可從中選擇出適合特定應用場合的最佳軟起動方案。 |
